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(11) |
EP 0 162 939 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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11.11.1987 Patentblatt 1987/46 |
(22) |
Anmeldetag: 29.05.1984 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)4: F02M 31/12 // F02M37/22, B01D35/18, H05B3/14 |
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(54) |
Heizeinrichtung für den Dieselkraftstoff eines Verbrennungsmotors
Fuel heater for a diesel engine
Réchauffeur de carburant pour moteur Diesel
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR IT SE |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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04.12.1985 Patentblatt 1985/49 |
(71) |
Anmelder: DAVID + BAADER - DBK -
Spezialfabrik Elektrischer Apparate
und Heizwiderstände - GmbH |
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D-6744 Kandel/Pfalz (DE) |
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Erfinder: |
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- Bohländer, Franz
D-6744 Kandel/Pfalz (DE)
- Buchlaub, Norbert
D-6729 Hagenbach (DE)
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(74) |
Vertreter: Grünecker, Kinkeldey,
Stockmair & Schwanhäusser
Anwaltssozietät |
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Maximilianstrasse 58 80538 München 80538 München (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] Um bei Dieselmotoren den Kaltstart zu erleichtern, sind Heizeinrichtungen entwickelt
worden, mit denen der Dieselkraftstoff beim Start des Motors elektrisch aufgeheizt
wird. Diese Heizeinrichtungen sind gewöhnlich im Einlaßbereich des Kraftstoff-Filters
vorgesehen. Eine solche Heizeinrichtung ist beispielsweise aus der US-A-4406 785 bekannt.
Sie besteht aus zwei gut wärmeleitenden ringförmigen Kontaktplatten, zwischen denen
scheibenförmige PTC-Elemente angeordnet sind, die als temperaturabhängiger elektrischer
Widerstand dienen. Um eine gute elektrische Kontaktgabe zwischen den als elektrische
Elektroden dienenden Kontaktplatten und den PTC-Elementen sicherzustellen, ist zwischen
die PTC-Elemente und eine der Kontaktplatten ein Federring eingebettet, der sich an
der Kontaktplatte und den PTC-Elementen mit ausgebogenen Federkrallen abstützt. Eine
weitere ähnliche Heizvorrichtung ist aus der US-A-4 387 691 bekannt. Diese bekannten
Heizeinrichtungen leiden an dem Nachteil, daß der Wärmeübergang von den PTC-Elementen
nur zu der einen Kontaktplatte, auf denen sie unmittelbar aufliegen, gut ist und die
andere Kontaktplatte, die von dem PTC-Elementen durch die Federeinrichtung getrennt
ist, nur mäßig ist. Außerdem reagieren die PTC-Elemente sehr empfindlich auf die scharfen
Kanten der Feder-Elemente und können durch auf temperaturbedingte Verschiebebewegungen
und Stoßbelastungen, wie sie an Motoren und in Kraftfahrzeugen üblich sind, Schaden
leiden.
[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der eingangs
genannten Art anzugeben, die eine verbesserte Wärmeübertragung gewährleistet.
[0004] Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden
Merkmale dieses Anspruchs gelöst.
[0005] Durch die unmittelbare Einbettung der PTC-Elemente zwischen die beiden wärmeübertragenden
Kontaktplatten ohne eine dazwischenliegende Federeinrichtung wird ein guter Wärmeübergang
von den PTC-Elementen auf die Kontaktplatten sichergestellt. Dadurch, daß die PTC-Elemente
mit einem Mittelloch ausgebildet sind, das von einem Haltestift durchsetzt ist, sind
sie gegen Verschiebungen gesichert, so daß die Kontaktplatten auf ihrer gesamten Fläche
eben ausgebildet werden können und nicht, wie beispielsweise bei der Ausführungsform
nach der US-PS 4 387 691 in muldenförmigen Vertiefungen anzuordnen sind, die die Kontaktgabe
beeinflussen. Die PTC-Elemente liegen mit ihrer gesamten Fläche bündig an den Kontaktplatten
an, wodurch ihre empfindlichen Oberflächen auch bei starken Temperaturänderungen und
Stößen ausreichend geschützt sind. Ein weiterer ganz entscheidender Vorteil der vorliegenden
Heizeinrichtung gegenüber bekannten Heizeinrichtungen liegt darin, daß das Volumen
zwischen den Kontaktplatten sehr niedrig liegt, wodurch die Heizeinrichtung bereits
wenige Sekunden nach ihrem Einschalten Dieselkraftstoff mit ausreichender Temperatur
zur Verfügung stellt. Sie spricht also sehr schnell an, wodurch das Kaltstartverhalten
wesentlich verbessert wird.
[0006] Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0007] Nicht einfach zu handhaben ist bei den vorliegenden Heizeinrichtungen die Stromversorgung
der PTC-Elemente. In der bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 2 sind die elektrischen
Kontakte unmittelbar aus dem Material der kontaktplatten geformt. Dies führt zu einer
sehr einfachen Konstruktion, die darüberhinaus elektrisch sehr zuverlässig ist.
[0008] Der Gegenstand des Anspruchs 3, der eine Weiterbildung des Anspruchs 2 darstellt,
führt zu einer stoßunempfindlichen Halterung der elektrischen Kontakte.
[0009] Die im Anspruch 4 angegebene Federeinrichtung führt zu einem gleichmäßigen Anpreßdruck
der Kontaktplatten an die PTC-Elemente.
[0010] Anspruch 5 beinhaltet eine einfache Ausführungsform der Federeinrichtung.
[0011] Anspruch 6 gibt, insbesondere zusammen mit Anspruch 5 eine einfache und sichere Halterung
sämtlicher Einzelteile der Heizeinrichtung an.
[0012] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung im folgenden näher erläutert.
[0013] Es zeigen :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Dieselkraftstoff-Filter mit darin integrierter
Heizeinrichtung ;
Fig. eine Draufsicht auf die Heizeinrichtung nach Fig. 1, und
Fig. eine Explosionsdarstellung der Heizeinrichtung nach den Fig. und 2.
[0014] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Heizeinrichtung in ein Kraftstoff-Filter
integriert. Das Filter besteht aus einem Gehäuse 1, in das eine Filterpatrone 2 in
ein abnehmbares Unterteil 3 eingesetzt ist. Die Kraftstoffzuleitung 4 und der Kraftstoffauslaß
5 sitzen in einem Deckel 6, der auf dem oberen Teil des Gehäuses 1 befestigt ist.
Das Mittelteil 7 des Gehäuses 1 weist eine ringförmige Ausnehmung auf, in der die
Heizeinrichtung liegt. Sie besteht aus einer oberen Kontaktplatte 8, einer unteren
Kontakplatte 9, vier dazwischen angeordneten PTC-Elementen 10 und einer Federscheibe
11. In der ringförmigen Ausnehmung des Mittelteils 7 des Gehäuses 1 sind vier um jeweils
90° gegeneinander versetzte Anschläge 12 vorgesehen, aus denen Haltestifte 13 herausragen,
in die Schrauben 14 eingesetzt sind. Die obere Kontakplatte 8, die untere Kontaktplatte
9, alle vier PTC-Elemente 10 und die Federscheibe 11 weisen Öffnungen 8a, 9a, 10a
und 11 a auf, durch die die Haltestifte 13 treten. Die obere Kontaktplatte 8 liegt
auf den Anschlägen 12 auf. Auf ihr liegen die vier PTC-Elemente 10, an die sich die
untere Kontaktplatte 9 anschließt. Die Federscheibe 11, die durch die Schrauben 14
auf die Haltestifte 13 gedrückt wird, weist benachbart zu jeder ihrer Durchgangsöffnungen,
die von den Haltestiften 13 durchsetzt ist, jeweils zwei nach oben ragende Ausbiegungen
15 auf, die die beiden Kontakplatten 8 und 9 und die PTC-Elemente fest miteinander
verspannen. Dabei ist die Federscheibe 11 durch die Schrauben 14 fest auf die Stirnfläche
der Haltestifte 13 aufgeschraubt, wodurch sie eine definierte Lage erhält und der
Anpreßdruck der Kontaktplatten 8 und 9. und der dazwischenliegenden PTC-Elemente 10
lediglich durch die Vorspannkraft der Ausbiegungen 15 in der Federscheibe 11 erreicht
wird.
[0015] Um die PTC-Elemente 10 mit elektrischer Spannung zu versorgen, sind an die Kontaktplatten
8 und 9 elektrische Buchsenkontakte 16 angeformt. Zu diesem Zweck sind Randbereiche
der Kontaktplatten 8 und 9 ausgeschnitten und zu Buchsenkontakten 16 gerollt. Die
Buchsenkontakte 16 sind also aus dem Material der Kontaktplatten 8 bzw. 9 geformt.
Zum Einsatz in die Buchsenkontakte 16 dienen zylindrische Stiftkontakte 17, die eine
Mittelrippe 18 aufweisen, mit denen sie in den Mittelteil 7 des Gehäuses 1 eingesetzt,
beispielsweise eingepreßt oder eingeleimt, sind. Nach außen ragen die Stiftkontakte
17 mit stiftförmigen Anschlußkontaktenden 19 heraus.
[0016] Im folgenden wird die Wirkungsweise der Heizeinrichtung und des damit integrierten
Filters näher beschrieben. Durch die Kraftstoffzuleitung 4 gelangt Dieseltreibstoff
in den Deckel 6 der Heizeinrichtung und fließt durch eine Durchlaßöffnung 20 in der
Deckfläche 21 des Mittelteils 7 in den Bereich der Heizeinrichtung. Er gelangt somit
an die Außenfläche der oberen Kontaktplatte 8 und umströmt diese, bis er zu einer
in der oberen Kontaktplatte 8 befindlichen Durchlaßöffnung 21 gelangt. Durch diese
Durchlaßöffnung 21 erreicht der Kraftstoff den Raum zwischen den beiden Kontaktplatten
8 und 9 und umströmt dabei die PTC-Elemente 10. Der Raum neben dem Buchsenkontakt
16 der unteren Kontaktplatte 9 dient als weitere Durchlaßöffnung für den Kraftstoff
zum Bereich der Federscheibe 11, den der Kraftstoff durch die Öffnungen 22 die durch
die Ausbiegungen 15 entstanden sind, durchsetzt. Daraufhin gelangt der Kraftstoff
in die Filterpatrone 2, die er durch entsprechend ausgebildete Öffnungen 23 durchsetzt,
um in einen Mittelkanal 24 zu gelangen, in der der Kraftstoffauslaß 5 endet.
[0017] Beim Starten des Motors, der an diese Heiz-Filter-Einrichtung angeschlossen ist,
wird gleichzeitig Spannung an die PTC-Elemente 10 angelegt. Diese erwärmen in wenigen
Sekunden den im Bereich der Heizeinrichtung befindlichen Kraftstoff auf eine Temperatur,
die es ihm erlaubt, durch die Filterpatrone 2 zu treten. Dabei wird zunächst nur der
obere, von warmem Kraftstoff erreichte Bereich der Filterpatrone 2 von Kraftstoff
durchflossen, der auf kurzem Weg den Kraftstoffauslaß erreicht und zum Motor gelangt.
Kritisch für kalten Kraftstoff ist nur der Bereich der Filterpatrone, der den Durchfluß
von kaltem Kraftstoff behindert. Die weiter unten liegenden Bereiche der Filterpatrone
werden im Betrieb des Motors nach und nach aufgeheizt, um ihre volle Funktionsfähigkeit
im Laufe des Betriebs zu erhalten.
[0018] Die beiden Kontaktplatten 8 und 9 bestehen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, die selbst eine relativ geringe Wärmekapazität
aufweist und einen ausgezeichneten Wärmeleitwert besitzt. Die Federscheibe 11 besteht
aus Federstahl. Die PTC-Elemente sind von üblicher Bauart und besitzen eine Dicke
von 1 bis 2 mm. Der Mittelteil des Gehäuses besteht aus Kunststoff, vorzugsweise Polyäthylen,
in das die beiden Stiftkontakte 17 mit gutem mechanischen Kontakt einbettbar sind.
1. Heizeinrichtung für den Dieselkraftstoff eines Verbrennungsmotors, mit in einem
Gehäuse (1) angeordneten ringförmigen, der Wärmeübertragung dienenden Kontaktplatten
(8, 9), zwischen denen mehrere scheibenförmige PTC-Elemente (10) angeordnet und durch
eine Federeinrichtung (11) in Anlage an den Kontaktplatten (8, 9) gehalten sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die PTC-Elemente (10) mit einem Mittelloch (10a) ausgebildet sind,
daß die Kontaktplatten (8, 9) mit entsprechenden Durchbrüchen (8a, 9a) versehen sind,
daß das Gehäuse (1) Haltestifte (13) aufweist, welche die Mittellöcher (10a) der PTC-Elemente
(10) und die Durchbrüche (8a, 9a) in den Kontaktplatten (8, 9) durchdringen, und daß
die Federeinrichtung (11) an der den PTC-Elementen (10) abgekehrten Seite einer (9)
der Kontaktplatten angeordnet ist und durch die Haltestifte (13) positioniert und
fixiert ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatten
(8, 9) in ihren Randbereichen eingeschnitten sind und in diesem Bereich elektrische
Kontakte (16) unmittelbar aus dem Material der Kontaktplatten (8, 9) geformt sind.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontakte
als Buchsenkontakte (16) ausgebildet sind, und daß entsprechende Stiftkontakte (17)
in das angrenzende Gehäuse (1) eingebettet sind, die mit Anschlußkontaktenden (19)
aus dem Gehäuse (1) herausragen.
4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Federeinrichtung (11) als Federplatte ausgebildet ist, die den Haltestift (13) umgreift
und wenigstens zwei federnde Ausbiegungen (15) aufweist, mit denen sie sich an der
Kontaktplatte (9) abstützt.
5. Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung
als für alle PTC-Elemente (10) gemeinsame Federscheibe (11) ausgebildet ist, die eine
der Zahl der PTC-Elemente (10) entsprechende Anzahl von Öffnungen (11a) mit dazu benachbarten
Ausbiegungen (15) aufweist.
6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
gemeinsamen Lagerung der Kontaktplatten (8, 9), der PTC-Elemente (10) und der Federeinrichtung
(11) Schrauben (14) vorgesehen sind, die in die Haltestifte (13) eingesetzt sind.
1. A heating device for the diesel fuel of an internal combustion engine, having annular
contact plates (8, 9) which are disposed in a housing (1) and serve for the transmission
of heat and between which a plurality of disc-shaped PTC elements (10) are disposed
and held bearing against the contact plates (8, 9) by a spring device (11), characterised
in that the PTC elements (10) are formed with a centre hole (10a), that the contact
plates (8, 9) are provided with corresponding apertures (8a, 9a), that the housing
(1) comprises retention pins (13) which penetrate through the centre holes (10a) in
the PTC elements (10) and the apertures (8a, 9a) in the contact plates (8, 9) and
that the spring device (11) is disposed at the side of one of the contact plates remote
from the PTC elements and is positioned and located by the retention pins (13).
2. A heating device as claimed in Claim 1, characterised in that the contact plates
(8, 9) are incised in their marginal regions and in this region, electrical contacts
(16) are formed directly from the material of the contact plates (8, 9).
3. A heating device as claimed in Claim 2, characterised in that the electrical contacts
are constructed in the form of socket contacts (16) and that corresponding pin contacts
(17) are embedded in the adjacent housing (1) and provided with connecting-contact
ends (19) projecting from the housing (1).
4. A heating device as claimed in any one of Claims 1 to 3, characterised in that
the spring device (11) is constructed in the form of a spring plate which engages
round the retention pins (13) and comprises at least two resilient bent-out portions
(15) with which it is supported on the contact plate (9).
5. A heating device as claimed in Claim 4, characterised in that the spring device
is constructed in the form of a common spring plate (11) for all the PTC elements
(10) and comprises a number of openings (11a) with adjacent bent-out portions (15)
corresponding to the number of PTC elements (10).
6. A heating device as claimed in any one of Claims 1 to 5, characterised in that
screws (14), which are inserted in the retention pins (13), are provided for mounting
collectively the contact plates (8, 9), the PTC elements (10) and the spring device
(11).
1. Réchauffeur pour le carburant Diesel d'un moteur à combustion interne, comportant
des plaques de contact (8, 9) de forme annulaire, qui sont disposées dans un carter
(1), qui servent à transmettre la chaleur et entre lesquelles plusieurs éléments PTC
(à coefficient de température positif) (10) en forme de disque sont disposés et maintenus
en appui contre les plaques de contact (8, 9) par un dispositif à ressorts (11), caractérisé
en ce que les éléments PTC (10) sont conçus avec un trou axial (10a) ; en ce que les
plaques de contact (8, 9) présentent des découpes traversantes appropriées (8a, 9a)
; en ce que le carter (1) présente des tétons d'arrêt (13) qui passent à travers les
trous axiaux (10a) des éléments PTC (10) et à travers les découpes (8a, 9a) prévues
dans les plaques de contact (8, 9) ; et en ce que le dispositif à ressorts (11) est
disposé contre la face, opposée aux éléments (10), de l'une (9) des plaques de contact
et en ce qu'il est positionné et fixé par les tétons d'arrêt (13).
2. Réchauffeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques de contact
(8, 9) sont découpées dans leurs zones de bordure et en ce que dans cette zone les
contacts électriques (16) sont directement formés à partir du matériau et des plaques
de contact (8, 9).
3. Réchauffeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les contacts électriques
sont conçus sous forme de contacts à douille (16) ; et en ce que des contacts à broche
(17) appropriés sont insérés dans le carter voisin (1) et débordent de ce carter (1)
par leurs extrémités de contact de raccord (19).
4. Réchauffeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif
à ressorts (11) est conçu sous forme de plaques à ressorts qui enserrent le téton
d'arrêt (13) et présente au moins deux rabats élastiques (15) par lesquels il s'appuie
contre la plaque de contact (9).
5. Réchauffeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif à ressorts
est conçu sous forme d'un disque à ressorts (11) qui est commun pour tous les éléments
PTC (10) et qui présente un nombre d'ouvertures (11 a) correspondant au nombre des
éléments PTC (10) avec des rabats (15) voisins des ouvertures.
6. Réchauffeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour tenir
ensemble les plaques de contact (8, 9), les éléments PTC (10) et le dispositif à ressorts
(11) sont prévues des vis (14) qui sont vissées dans les tétons d'arrêt (13).